Металловеды НИУ «БелГУ» разработали новый сплав для авиакосмической отрасли и металлургии

В рамках программы стратегического лидерства «Приоритет-2030» научный сотрудник лаборатории объёмных наноструктурных материалов НИИ материаловедения и инновационных технологий Белгородского госуниверситета, кандидат технических наук Максим Озеров совместно с соискателем кафедры материаловедения и нанотехнологий НИУ «БелГУ» Денисом Клименко разработали новый высокоэнтропийный сплав системы Al-Cr-Nb-Ti-V-Zr. Сплав с композицией ат.1% алюминия, 9% хрома, 35% ниобия, 5% титана, 40% ванадия и 10% циркония был создан Денисом Клименко в ходе диссертационного исследования.

Разработка демонстрирует высокие прочностные и пластические характеристики. В отличие от большинства аналогов, созданный в НИУ «БелГУ» сплав обладает высоким уровнем пластичности при комнатной температуре.

– Улучшенные свойства нашего сплава делают его востребованным в металлургии и авиакосмической отрасли в качестве перспективного конструкционного материала, – отметил Максим Озеров.

По словам учёных, высокая прочность как при комнатной, так и при повышенных (до 800 °C) температурах, в сочетании с низкой плотностью (менее 6 г/см³), позволяет рассматривать новый сплав как перспективный материал для создания конструкционных элементов в аэрокосмической отрасли, например, для внешних деталей двигателей.

Ключевыми результатами разработки металловеды НИУ «БелГУ» назвали предел текучести 1090 МПа, предел прочности 1456 МПа и деформацию на сжатие до разрушения 14,7% при комнатной температуре. При температуре 800°C сплав демонстрирует предел текучести 920 МПа, предел прочности 1192 МПа и деформацию на сжатие свыше 50%.

Денис Клименко подчеркнул, что в диапазоне рабочих температур до 800 °C запатентованная разработка зачастую демонстрирует характеристики, превосходящие никелевые сплавы. По удельной прочности и термостойкости новый сплав также сопоставим с широко применяемыми никелевыми сплавами того же назначения и даже превосходит их.

– Более того, в отличие от никелевых сплавов, предложенный нами состав не включает дорогостоящие легирующие элементы из редкоземельных металлов, что делает разработку более экономичной, – отметил Денис Клименко.

Разработка учёных НИУ «БелГУ» включает получение слитков сплава в среде чистого аргона из высокочистых элементов (алюминий, хром, ниобий, титан, ванадий и цирконий) методом вакуумно-дугового переплава при температуре 3500 °C. Для достижения однородного распределения элементов слиток переплавляется не менее пяти раз.

Уникальность и новизна разработанного высокоэнтропийного сплава защищены патентами Российской Федерации.